F-type Pyocins are Diverse Non-Contractile Phage Tail-Like Weapons for Killing <i>Pseudomonas aeruginosa</i>
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Most Pseudomonas aeruginosa strains produce bacteriocins derived from contractile or non-contractile phage tails known as R-type and F-type pyocins, respectively. These bacteriocins possess strain-specific bactericidal activity against P. aeruginosa and likely increase evolutionary fitness through intraspecies competition. R-type pyocins have been studied extensively and show promise as alternatives to antibiotics. Although they have similar therapeutic potential, experimental studies on F-type pyocins are limited. Here, we provide a bioinformatic and experimental investigation of F-type pyocins. We introduce a systematic naming scheme for genes found in R- and F-type pyocin operons and identify 15 genes invariably found in strains producing F-type pyocins. Five proteins encoded at the 3’-end of the F-type pyocin cluster are divergent in sequence, and likely determine bactericidal specificity. We use sequence similarities among these proteins to define 11 distinct F-type pyocin groups, five of which had not been previously described. The five genes encoding the variable proteins associate in two modules that have clearly re-assorted independently during the evolution of these operons. These proteins are considerably more diverse than the specificity-determining tail fibers of R-type pyocins, suggesting that F-type pyocins emerged earlier or have been subject to distinct evolutionary pressures. Experimental studies on six F-type pyocin groups show that each displays a distinct spectrum of bactericidal activity. This activity is strongly influenced by the lipopolysaccharide O-antigen type, but other factors also play a role. F-type pyocins appear to kill as efficiently as R-type pyocins. These studies set the stage for the development of F-type pyocins as anti-bacterial therapeutics. IMPORTANCE Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen that causes a broad spectrum of antibiotic resistant infections with high mortality rates, particularly in immunocompromised individuals and cystic fibrosis patients. Due to the increasing frequency of multidrug-resistant P. aeruginosa infections, there is great interest in the development of alternative therapeutics. One alternative is protein-based antimicrobials called bacteriocins, which are produced by one strain of bacteria to kill other strains. In this study, we investigate F-type pyocins, bacteriocins naturally produced by P. aeruginosa that resemble non-contractile phage tails. We show that they are potent killers of P. aeruginosa , and distinct pyocin groups display different killing specificities. We have identified the probable specificity determinants of F-type pyocins, which opens up the potential to engineer them to precisely target strains of pathogenic bacteria. The resemblance of F-type pyocins to well characterized phage tails will greatly facilitate their development into effective antibacterials.
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| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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